2019届高考化学一轮复习无机流程技巧教案

2019届高考化学一轮复习无机流程技巧教案

‎ ‎ 授课主题 无机流程题技巧 教学目的 ‎1、了解金属冶炼的基本方法，能够选择合理的方法冶炼金属。‎ ‎2、掌握海水资源的综合开发与利用。能够从海水中得到Mg、I2、Br2等物质。了解氯碱工业。‎ ‎3、了解合金的概念及其重要应用。‎ 教学重难点 掌握海水资源的综合开发与利用 教学内容 ‎ ‎ 本节知识点讲解 知识点1 无机流程题考点 考点：化工流程题目在流程上一般分为3个过程：‎ ―→―→ ‎1、原料处理阶段的常见考点与常见名词 ‎①加快反应速率 ‎②溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等 水浸：与水接触反应或溶解 浸出：固体加水(酸)溶解得到离子 浸出率：固体溶解后，离子在溶液中含量的多少(更多转化)‎ 酸浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程 ‎③灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解 ‎④控制反应条件的方法 ‎2、分离提纯阶段的常见考点 ‎①调pH值除杂 a．控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀 例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示 物质 开始沉淀 沉淀完全 Fe(OH)3‎ ‎2.7‎ ‎3.7‎ Fe(OH)2‎ ‎7.6‎ ‎9.6‎ Mn(OH)2‎ ‎8.3‎ ‎9.8‎ 若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，应该怎样做？‎ 提示：先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH到3.7。‎ b．调节pH所需的物质一般应满足两点：‎ 能与H＋反应，使溶液pH值增大；不引入新杂质。‎ 例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH值。‎ ‎②试剂除杂 ‎③加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动 如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如：侯氏制碱中的NaHCO3；还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。‎ ‎④降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)、为使化学平衡向着题目要求的方向移动 ‎⑤萃取 ‎3、获得产品阶段的常见考点 ‎①洗涤(冰水、热水)洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。‎ ‎②蒸发、反应时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。‎ ‎③蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNO3中的少量NaCl。‎ ‎④蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCl中的少量KNO3。‎ ‎⑤重结晶 ‎4、其他常见考点 ‎①化学方程式　②实验仪器　③计算　④信息 ‎ 例题解析 ‎【例题】难溶性杂卤石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)属于“呆矿”，在水中存在如下平衡：‎ K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)2Ca2＋＋2K＋＋Mg2＋＋4SO＋2H2O 为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：‎ ‎（1）滤渣主要成分有________和________以及未溶杂卤石。‎ ‎（2）用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K＋的原因：_________________。‎ ‎（3）“除杂”环节中，先加入________溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入_________溶液调滤液pH至中性。‎ ‎（4）不同温度下，K＋的浸出浓度与溶浸时间的关系见右图。‎ 由图可得，随着温度升高，‎ ‎①________________，‎ ‎②__________________。‎ 巩固练习 ‎【练习1】普通钢中加入少量的钒(V))能极大地改善钢的弹性和强度，使钢材既耐高温又抗奇寒，因此它有“合金维生素”之称。'T业上回收废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4、K2SO4 、SiO2) 中钒的主要流程如下：‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）滤渣l的主要成分是 。‎ ‎（2）步骤中发生反应的离子方程式为 。‎ ‎（3）步骤的变化过程可简化为(HA表示有机萃取剂)：VOSO4 (水层)十2HAc（有机层)VOA2(有机层) 十H2 SO4 (水层)，则步骤中可选择硫酸作萃取剂的原因是 。萃取和反萃取在实验室里用到的玻璃仪器有 和 。‎ ‎（4）该工艺流程中，可以循环利用的物质除了氨气以外，还有 。‎ ‎（5）调节溶液pH，可将(VO2)SO4转变成NH4VO3沉淀。25℃时，当pH 为1. 7～1. 8 时，钒沉淀率为98.‎ ‎ 8%，假设其它各步反应都完全进行，已知KC1O3 的还原产物是KCl，若每消耗1 mol KC1O3，理论上可回收金属钒 g(计算结果保留一位小数)。‎ ‎【练习2】以黄铜矿(主要成分为CuFeS2，含少量杂质SiO2等)为原料，进行生物炼铜，同时得到副产品绿矾(FeSO4·7H2O)。其主要工艺流程如下：‎ 已知：部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH如下表。‎ 沉淀物 Cu(OH)2‎ Fe(OH)3‎ Fe(OH)2‎ 开始沉淀pH ‎4.7‎ ‎2.7‎ ‎7.6‎ 完全沉淀pH ‎6.7‎ ‎3.7‎ ‎9.6‎ ‎(1)反应Ⅰ的化学反应方程式为___________________________________________。‎ 该反应中被________(填“氧化”或“还原”)，其目的是____________________。‎ ‎(2)试剂a是__________，具体操作为____________，目的是 ‎_____________________________________________________________________。‎ ‎(3)反应Ⅲ的离子方程式为_______________________________________________。‎ 试剂c参与反应的离子方程式分别为______________________________________、‎ ‎______________________________________________________________________。‎ 本知识点小结 知识点2 无机流程题的解题思路 ‎1．明确原始物质及目标产物。‎ ‎2．明确化工生产流程主线的特点 一个完整的物质制备化工生产流程一般具有下列特点：‎ ―→―→―→―→ 规律：主线主产品、分支副产品、回头为循环。‎ 核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制。‎ ‎(1)流程的呈现主要有以物质转化为主线，以操作过程为主线，甚至有时候会以设备为主线。‎ ‎(2)这类题常围绕以下几个知识点进行设问：‎ ‎①反应速率与平衡理论的运用；‎ 反应物颗粒大小：反应速率、原料的利用率等 温度：反应速率、物质的稳定性、物质的结晶等 ‎②氧化还原反应的判断、化学方程式或离子方程式的书写；‎ ‎③利用控制pH分离除杂；‎ ‎④化学反应的能量变化；‎ ‎⑤实验基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等；‎ ‎⑥流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用；‎ ‎⑦环境保护与绿色化学评价。‎ 解答无机化工流程试题的程序：‎ ‎(1)基本步骤 ‎①从题干中获取有用信息，了解生产的产品。‎ ‎②然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。‎ ‎③分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：‎ A．反应物是什么 B．发生了什么反应 C．该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。‎ ‎④从问题中获取信息，帮助解题。‎ ‎(2)流程具体分析：‎ 化工过程加某物质的可能作用：‎ ‎①参与反应：作为原料参加反应、作为除杂试剂、作为除污染试剂 ‎②提供氛围(关注参与反应的物质性质的特殊性或反应条件的特殊性)：如氧化或还原性氛围、酸碱性氛围调节pH值、温度氛围如提供能量维持高温、作溶剂如调节溶解度。‎ ‎③满足定量要求：如提供合适的元素比例，以符合产品的需要。‎ 反应条件的选择：‎ ‎3．对原料预处理的常用方法 ‎(1)研磨——减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率。‎ ‎(2)水浸——与水接触反应或溶解。‎ ‎(3)酸浸——与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。‎ ‎(4)灼烧——除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质。‎ ‎(5)煅烧——改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土。‎ ‎4．控制反应条件的常用方法 ‎(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质一般应满足两点：‎ ‎①能与H＋反应，使溶液pH增大；‎ ‎②不引入新杂质。‎ 例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。‎ ‎(2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。‎ ‎(3)控制压强。改变速率，影响平衡。‎ ‎(4)使用合适的催化剂。加快反应速率，缩短达到平衡需要的时间。‎ ‎(5)趁热过滤。防止某物质降温时析出。‎ ‎(6)冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。‎ ‎5．避免工艺流程中产生杂质的方法 ‎(1)如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如侯氏制碱法中的NaHCO3。‎ ‎(2)如果产物是一种易水解的盐，且水解产物中有挥发性的酸产生时，则要加相对应的酸来防止水解。‎ ‎(3)如果产物是一种强氧化剂(或强还原剂)，则要防止它们与还原性(或氧化性)强的物质接触。‎ ‎(4)如果产物是一种易吸收空气中的CO2或水而变质的物质，则要注意在制备过程中除去CO2或水，也要防止空气中的CO2或水进入装置中。‎ ‎6. 常见的化工术语 关键词 释义 研磨、雾化 固态物质磨成粉末或将液体雾化,增大反应物接触面积,加快反应速率使反应更充分 灼烧、煅烧 使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。如煅烧石灰石 浸取 向固体中加入适当溶剂或溶液,使其中可溶性的物质溶解,包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等 浸出率 固体溶解后,离子在溶液中的含量的多少 酸浸 在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去的过程 水浸 与水接触反应或溶解 过滤 固体与液体的分离 滴定 定量测定,可用于某种未知浓度物质的物质的量浓度的测定 蒸发结晶 蒸发溶剂,使溶液由不饱和变为饱和,继续蒸发,过剩的溶质就会呈晶体析出 蒸发浓缩 蒸发除去部分溶剂,提高溶液的浓度 水洗 用水洗去可溶性杂质,类似的还有酸洗、醇洗等 酸作用 溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等 碱作用 去油污,去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅,调节pH、促进水解(沉淀)‎ ‎7. 常见的操作与答题 常见的操作 答题要考虑的角度 加过量试剂 使反应完全进行(或增大转化率、产率)等 加氧化剂 氧化某物质,生成目标产物或除去某些离子 判断能否 加其他物质 要考虑是否引入杂质(或影响产物的纯度)等 分离、提纯 过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作 从溶液中得到晶体的方法：蒸发浓缩—冷却结晶—过滤—(洗涤、干燥)‎ 从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，先获得带结晶水的晶体，再在HCl的气氛中加热。 ‎ 提高原子利用率 绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用)‎ 在空气中或在其他气体中进行的反应或操作 要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或能否达到隔绝空气,防氧化、水解、潮解等目的 判断沉淀 是否洗涤干净 取最后洗涤液少量,检验其中是否还有某种离子存在等 控制溶液的pH ‎①调节溶液的酸碱性,抑制水解(或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀)‎ ‎②“酸作用”还可除去氧化物(膜)‎ ‎③“碱作用”还可除去油污,除去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅等 ‎④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)‎ 控制温度 ‎(常用水浴、‎ 冰浴或油浴 )‎ ‎①防止副反应的发生 ‎②使化学平衡移动;控制化学反应的方向 ‎③控制固体的溶解与结晶(如趁热过滤能防止某物质降温时析出)‎ ‎④控制反应速率;使催化剂达到最大活性 ‎⑤升温:促进溶液中的气体逸出,使某物质达到沸点挥发 ‎⑥加热煮沸:促进水解,聚沉后利于过滤分离 ‎⑦趁热过滤:减少因降温而析出的溶质的量 ‎⑧降温:防止物质高温分解或挥发;降温(或减压)可以减少能源成本,降低对设备的要求 洗涤晶体 ‎①水洗:通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质 ‎②“冰水洗涤”:能洗去晶体表面的杂质离子,且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗 ‎③用特定有机试剂清洗晶体:洗去晶体表面的杂质,降低晶体的溶解度、有利于析出,减少损耗等 ‎④洗涤沉淀方法:往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复以上操作23次。‎ 表面处理 用水洗除去表面可溶性杂质,金属晶体可用机械法(打磨)或化学法除去表面氧化物、提高光洁度等 ‎8．中学阶段常见的化工流程 ‎(1)饱和NaCl溶液NaHCO3晶体Na2CO3‎ ‎ ‎ ‎(3)铝矿石 滤液 Al(OH)3Al2O3Al ‎(4)海水Mg(OH)2MgCl2·6H2OMgCl2Mg ‎(5)‎ 海水苦卤 例题解析 ‎【例题1】铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。‎ ‎①铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下：‎ ‎②以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)写出反应1的化学方程式___________________________。‎ ‎(2)滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是________，反应2的离子方程式为________________________。‎ ‎(3)E可作为建筑材料，化合物C是________，写出由D制备冰晶石的化学方程式____________。‎ ‎(4)电解制铝的化学方程式是__________________________。以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是___________。‎ ‎【例题2】无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。‎ ‎（1）氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体，其反应的离子方程式为 。‎ ‎（2）工业上用铝土矿（主要成分为Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等杂质）制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：‎ 已知： ‎ 物质 SiCl4‎ AlCl3‎ FeCl3 ‎ FeCl2‎ 沸点/℃‎ ‎57.6‎ ‎180（升华）‎ ‎300（升华）‎ ‎1023‎ ①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是 （只要求写出一种）。‎ ‎②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比硅大的单质是 。‎ ‎③已知：‎ Al2O3(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g) ΔH1=+1344.1kJ ·mol-1‎ ‎2AlCl3(g)=2Al(s)+3Cl2(g) ΔH2=+1169.2kJ ·mol-1‎ 由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为 。‎ ④步骤Ⅲ经冷却至室温后，气体用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的盐主要有3种，其化学式分别为 ________。 ‎ ⑤结合流程及相关数据分析，步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是 。‎ ‎【例题3】硼氢化钠（NaBH4）在化工等领域具有重要的应用价值，某研究小组采用偏硼酸钠NaBO2为主要原料制备NaBH4，其流程如下：‎ ‎②‎ NaBO2（s）‎ SiO2（s）Na（s）‎ H2（g）‎ NaBH4（s）‎ Na2SiO3（s）‎ Na2SiO3（s）‎ 溶液 异丙酸（l）‎ NaBH4（s）‎ 循环使用 ‎①‎ ‎③‎ 已知：NaBH4常温下能与水反应，可溶于异丙酸（沸点：13℃）。‎ ‎（1）在第①步反应加料之前，需要将反应器加热至100℃以上并通入氩气，该操作的目的是_____，原料中的金属钠通常保存在____中，实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有_____，_____，玻璃片和小刀等。‎ ‎（2）请配平第①步反应的化学方程式：‎ ‎□NaBO2+□SiO2+□Na+□H2==□NaBH4+□Na2SiO3‎ ‎（3）第②步分离采用的方法是______；第③步分离（NaBH4）并回收溶剂，采用的方法是______。‎ ‎（4）NaBH4（s）与水（l）反应生成NaBO2（s）和氢气（g），在25℃，101KPa下，已知每消耗3.8克NaBH4（s）放热21.6KJ，该反应的热化学方程式是_______。‎